【儀表網 研發快訊】近日，大連化學物理研究所燃料電池研究部醇類燃料電池及復合電能源研究中心金屬燃料電池系統研究組(DNL0313組)王二東研究員團隊在水系鎂空氣電池電解液設計研究方面取得新進展，提出一種無氯電解液，有效避免了鎂負極在傳統氯化鈉(NaCl)電解液中的陽極析氫腐蝕問題。
水系鎂空氣電池具有理論能量密度高、環境友好、安全性高、成本低和貯存壽命長的特點，是一種理想的應急儲備電源，其主要應用場景包括露營、日常停電或者遇到地震、洪水等災難的緊急情況。該類電池無需充電，使用前加注河水、海水或者其他水源，電池即可對外供電。然而，鎂負極在NaCl電解液中發生陽極溶解反應時還伴隨著劇烈的析氫腐蝕反應，且存在負差效應(隨著放電電流密度增大，析氫腐蝕速率加快)。長期以來，文獻報道中的鎂負極利用率停留在60%左右，使得鎂空氣電池的比能量大打折扣。
該工作中，團隊提出采用乙酸鈉(NaAc)電解液，構建均勻溶解和無局部腐蝕的鎂負極/電解液界面；借助乙酸根離子中甲基的空間位阻效應，增加陰離子在表面膜中的擴散能壘，避免鎂負極表面膜的破壞，從而抑制了鎂負極在放電過程中的陽極析氫腐蝕。基于該策略下的鎂負極在10 mA cm-2電流密度下的利用率可達84%，高于在傳統NaCl電解液中的59%，基于鎂負極質量計算的比能量由1370 Wh kg-1提升到1770 Wh kg-1。此外，團隊還在商業化鎂空氣電池中證實了NaAc電解液的實用性。該工作為設計高性能鎂空氣電池提供了一條簡單可行的途徑，同時揭示了鎂負差效應的根本原因。
上述工作以“A chloride-free electrolyte to suppress the anodic hydrogen evolution corrosion of magnesium anode in aqueous magnesium air batteries”為題，于近日發表在《化學工程學報》(Chemical Engineering Journal)上。該工作的第一作者是大連化學物理研究所DNL0313組博士后高建新。上述工作得到了國家自然科學基金、中科院重點部署項目等資助。
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